JP6415597B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置2を示す模式図である。この図1に基づいて、冷凍サイクル装置2について説明する。図1に示すように、冷凍サイクル装置2は、例えば、冷媒が流通し、圧縮機4、流路切替部5、本発明の熱交換器に相当する第1の熱交換器1、膨張部6及び第2の熱交換器7が配管により接続された冷媒回路3を備えた空気調和機である。
冷媒回路3における圧縮機4は、冷媒を圧縮するものである。流路切替部5は、冷媒回路3における冷媒の流通方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。流路切替部5は、冷媒の流通方向を切り替えることにより、暖房運転又は冷房運転の切り替えを行う。なお、冷凍サイクル装置2が暖房専用機又は冷房専用機として使用される場合、流路切替部5を省略することができる。
冷媒回路3に流通する冷媒としては、R1123又はR1123を含む混合冷媒が用いられるが、R32又はR410A等が用いられてもよい。
先ず、暖房運転における動作について説明する。暖房運転において、流路切替部5は、圧縮機4の吐出側と第2の熱交換器7とが接続され、圧縮機4の吸入側と第1の熱交換器1とが接続されるように切り替えられる(図1の実線)。圧縮機4は、冷媒を吸入し、冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。圧縮機4から吐出された冷媒は、流路切替部5を通過して、第2の熱交換器7に流入し、第2の熱交換器7において、室内空気7aとの熱交換により凝縮して過冷却される。このとき、室内空気7aが暖められ、暖房が実施される。過冷却された液冷媒は、膨張部6に流入し、膨張部6において減圧されて気液二相状態にされる。そして、気液二相冷媒は、第1の熱交換器1に流入し、第1の熱交換器1において、室外空気1aとの熱交換により蒸発する。蒸発したガス冷媒は、流路切替部5を通過して、圧縮機4に吸入される。
次に、冷房運転における動作について説明する。冷房運転において、流路切替部5は、圧縮機4の吐出側と第1の熱交換器1とが接続され、圧縮機4の吸入側と第2の熱交換器7とが接続されるように切り替えられる(図1の破線)。圧縮機4は、冷媒を吸入し、冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。圧縮機4から吐出された冷媒は、流路切替部5を通過して、第1の熱交換器1に流入し、第1の熱交換器1において、室外空気1aとの熱交換により凝縮して過冷却される。過冷却された液冷媒は、膨張部6に流入し、膨張部6において減圧されて気液二相状態にされる。そして、気液二相冷媒は、第2の熱交換器7に流入し、第2の熱交換器7において、室内空気7aとの熱交換により蒸発する。このとき、室内空気7aが冷やされ、冷房が実施される。蒸発したガス冷媒は、流路切替部5を通過して、圧縮機4に吸入される。
主放熱フィン11aは、複数設けられており、室外空気1aの流通方向に対し垂直の方向(矢印X方向)に間隔を空けて配置されている。室外空気1aは、主放熱フィン11a同士の間を通過する。
副放熱フィン11bは、複数設けられており、室外空気1aの流通方向に対し垂直の方向(矢印X方向)に間隔を空けて配置されている。室外空気1aは、副放熱フィン11b同士の間を通過する。
主管20は、冷媒が流通し、主放熱フィン11aを厚み方向(矢印X方向)に貫くものであり、図3に示すように、内部に主流路21を有している。主管20は、例えば、断面が扁平形状のアルミニウム製の伝熱管であり、主管20の内部が隔壁20aによって区分されて、主流路21が6個設けられている。なお、主流路21は、少なくとも1個設けられていればよい。また、主管20は、長軸方向が室外空気1aの流通方向と平行の列方向(矢印Y方向)になるように、主放熱フィン11aを貫いている。
副管30は、冷媒が流通し、副放熱フィン11bを厚み方向(矢印X方向)に貫くものであり、図3に示すように、内部に副流路31を有している。副管30は、例えば、断面が扁平形状のアルミニウム製の伝熱管であり、副管30の内部が隔壁30aによって区分されて、副流路31が6個設けられている。なお、副流路31は、少なくとも1個設けられていればよい。また、副管30は、長軸方向が室外空気1aの流通方向と平行の列方向(矢印Y方向)になるように、副放熱フィン11bを貫いている。なお、本実施の形態1においては、主管20及び副管30は、同じ形状を有しているが、異なる形状を有していてもよい。
図2に示すように、主ユニット12は、複数の主管20に流通する冷媒と複数の主放熱フィン11aの間に流通する室外空気1aとを熱交換するものである。
図2に示すように、副ユニット13は、複数の副管30に流通する冷媒と複数の副放熱フィン11bの間に流通する室外空気1aとを熱交換するものである。副ユニット13においては、主ユニット12が凝縮器として作用する場合に主ユニット12よりも下流側に位置して冷媒が過冷却される。また、副ユニット13は主ユニット12よりも熱交換領域が狭い。主ユニット12及び副ユニット13においては、夫々異なる主放熱フィン11a及び副放熱フィン11bが使用されるが、主放熱フィン11aと副放熱フィン11bとは、一体的に形成されてもよい。
図2に示すように、吸入側ヘッダ40aは、主管20の端部に接続され、複数の主管20に冷媒を分岐して流通させるものである。吸入側ヘッダ40aには、圧縮機4及び流路切替部5に接続されたガス管61が設けられており、主ユニット12が凝縮器として作用する場合に、ガス管61から高温高圧のガス冷媒が流入するものである。そして、吸入側ヘッダ40aは、複数の主管20に冷媒を分岐して流通させる。
図2に示すように、接続ユニット60は、複数の主管20と複数の副管30とを接続して冷媒を分岐するものである。接続ユニット60は、主管側ユニット40bと、主副接続管63と、副管側ユニット50aとを有している。
主管側ユニット40bは、主管20に接続されており、吸入側ヘッダ40aと共に、室外空気1aの流通方向に平行の列方向(矢印Y方向)に配置されている。主管側ユニット40bは、主ユニット12が凝縮器として作用する場合に、吸入側ヘッダ40aから複数の主管20に流入して凝縮された気液二相冷媒が合流するものである。
主副接続管63は、主管側ユニット40bと副管側ユニット50aとを接続する管であり、主管側ユニット40bにおいて合流した冷媒を、副管側ユニット50aに供給するものである。
副管側ユニット50aは、副管30に接続されており、吐出側ヘッダ50bと共に、室外空気1aの流通方向に平行の列方向(矢印Y方向)に配置されている。副管側ユニット50aは、主ユニット12が凝縮器として作用する場合に、複数の副管30に冷媒を分岐して流通させる。
図2に示すように、吐出側ヘッダ50bは、副管30の端部に接続され、複数の副管30から流入する冷媒が合流するものである。
図7は、本発明の実施の形態2に係る第1の熱交換器100を示す側面断面図である。本実施の形態2は、副管130が円管である点で、実施の形態1と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
Claims (10)
- 冷媒が流通し、圧縮機、第1の熱交換器、膨張部及び第2の熱交換器が配管により接続された冷媒回路を備え、
前記第1の熱交換器は、
複数の主放熱フィンと、内部に前記冷媒が流通する主流路を有する複数の主管と、を有する主ユニットと、
複数の副放熱フィンと、内部に前記冷媒が流通する副流路を有する複数の副管と、を有する副ユニットと、
前記複数の主管に接続された吸入側ヘッダと、
前記複数の主管と前記複数の副管とを接続する接続ユニットと、
前記複数の副管に接続された吐出側ヘッダと、を備え、
前記第1の熱交換器は、
前記冷媒が、前記主ユニット、前記接続ユニット、及び前記副ユニットを順に介して前記吸入側ヘッダから前記吐出側ヘッダに流通するように構成されており、
前記冷媒は、R1123又はR1123を含む混合冷媒であり、
下記式(1)の関係を満たすように構成されている冷凍サイクル装置。
- 前記主管の前記主流路に流通する冷媒は、層流であるように上記式(1)の閾値を満たす請求項1記載の冷凍サイクル装置。
- 前記副管の前記副流路に流通する冷媒は、乱流であるように上記式(1)の閾値を満たす請求項1又は2記載の冷凍サイクル装置。
- 前記主管及び前記副管のうち少なくとも一方は、扁平管である請求項1〜7のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
- 複数の前記主放熱フィン及び複数の前記副放熱フィンは、
空気の流通方向に平行の列方向に複数配置されており、
複数の前記主管及び複数の前記副管は、
前記空気の流通方向に平行の方向に配置された複数の前記主放熱フィン及び複数の前記副放熱フィンを夫々貫いており、
前記列方向に流通する前記冷媒と前記空気とは、流通方向が対向流である請求項1〜8のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記主放熱フィンと前記副放熱フィンとは、一体的に形成されている請求項1〜9のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
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